Размеры санитарных труб: таблицы DIN 11850, SMS 1145, Tri-Clamp, ISO 2852

Введение в санитарные трубопроводные системы

Санитарные трубопроводные системы представляют собой специализированное оборудование, разработанное для обеспечения высочайших стандартов гигиены в промышленных процессах. Эти системы играют критическую роль в отраслях, где чистота и предотвращение контаминации являются первостепенными требованиями. К таким отраслям относятся пищевая промышленность, производство напитков, молочная индустрия, фармацевтическое производство, биотехнологии и косметическая промышленность.

Основное отличие санитарных труб от обычных промышленных заключается в их конструкции и характеристиках поверхности. Внутренняя поверхность санитарных труб тщательно полируется до уровня шероховатости, который измеряется в микрометрах. Стандартная шероховатость санитарных труб составляет 0.8 микрометра или менее, что эквивалентно полировке 150 грит или 32 Ra. Такая гладкая поверхность предотвращает накопление бактерий и органических остатков, обеспечивает легкость очистки и позволяет проводить эффективную стерилизацию.

В мировой практике существует несколько основных стандартов санитарных трубопроводов, которые различаются по региональному применению, техническим характеристикам и типам соединений. Европейский стандарт EN 10357, заменивший DIN 11850 в 2014 году, широко применяется в странах Евросоюза. Скандинавский SMS 1145 доминирует в северных странах. Американская система Tri-Clamp получила глобальное признание благодаря своей практичности и удобству использования. Важно отметить, что некоторые международные стандарты, такие как ISO 2852, были отменены, но термины продолжают использоваться в промышленности для обозначения определенных типов соединений.

Стандарты EN 10357 и DIN 11851: европейская основа гигиенических трубопроводов

Стандарт EN 10357 является современным европейским стандартом, который в начале 2014 года заменил немецкий стандарт DIN 11850. Этот переход был осуществлен для унификации различных национальных стандартов в единый европейский норматив, применимый во всех странах Европейского Союза. Стандарт определяет требования к гигиеническим трубам из нержавеющей стали для пищевой, молочной, химической и фармацевтической промышленности.

Важным изменением при переходе к EN 10357 стала новая классификация серий труб. Серия A заменила DIN 11850 Серию 2 и является облегченным вариантом. Серия B заменила DIN 11850 Серию 1 и является наиболее распространенной для общего применения. Серия C соответствует международному стандарту ISO, а Серия D соответствует скандинавскому стандарту SMS. Такая классификация обеспечивает совместимость с различными региональными системами и упрощает международную торговлю компонентами.

Стандарт EN 10357 охватывает диапазон от DN10 до DN300 с различными толщинами стенок в зависимости от серии и размера. Серия B, наиболее широко используемая, имеет толщину стенки от 1.5 до 2.0 миллиметров в зависимости от диаметра. Для малых диаметров до DN50 применяется толщина 1.5 миллиметра, а для больших размеров от DN65 и выше используется толщина 2.0 миллиметра. Это обеспечивает оптимальный баланс между прочностью, весом и стоимостью.

Стандарт DIN 11851 определяет параметры фланцевых соединений, которые используются совместно с трубами EN 10357 Серия A. Эти соединения состоят из мужской части с конусом, женской части с уплотнительной канавкой, накидной гайки и эластомерной прокладки. Размерный ряд охватывает диапазон от DN10 до DN150. Максимальное рабочее давление зависит от диаметра: для DN10-DN40 составляет 40 бар при температуре 20 градусов Цельсия, для DN50-DN100 ограничено 25 барами, а для DN125-DN150 допускается до 16 бар.

Стандарт SMS 1145: скандинавский подход к санитарным соединениям

Стандарт SMS 1145 был разработан шведским институтом стандартов и получил широкое распространение в скандинавских странах, а также в других регионах Европы. SMS расшифровывается как Svenska Mejeriernas Standardiseringskommission, что в переводе означает Комиссия по стандартизации шведских молочных заводов. Этот факт отражает историческое происхождение стандарта, который изначально был разработан специально для молочной промышленности.

Система SMS характеризуется специфическим типом муфтовых соединений, которые обеспечивают герметичность и гигиеничность. Конструкция соединения SMS включает два идентичных фланца со специальными канавками, эластомерную прокладку с выступами, которые входят в эти канавки, и зажимной элемент для создания необходимого усилия прижима. Диапазон размеров охватывает диаметры от DN8 до DN150, что делает эту систему универсальной для различных производственных масштабов.

Трубы для системы SMS производятся из нержавеющей стали марок 1.4301 или 1.4404 по европейской классификации, что соответствует американским маркам 304 и 316L. Внутренняя поверхность труб полируется до шероховатости не более 0.8 микрометра, а внешняя может иметь более грубую обработку. Такая дифференцированная обработка поверхностей оптимизирует баланс между гигиеническими требованиями и производственными затратами.

Одним из преимуществ системы SMS является возможность быстрой сборки и разборки соединений без использования специальных инструментов. Зажимные гайки затягиваются вручную, что ускоряет процесс обслуживания и санитарной обработки оборудования. Эта особенность особенно ценна на производствах с частой сменой продукции или необходимостью регулярной глубокой очистки.

ISO 2852: исторический международный стандарт санитарных систем

Стандарт ISO 2852 был разработан Международной организацией по стандартизации для создания универсальной системы санитарных трубопроводов. Первая версия стандарта была опубликована в 1974 году, а вторая редакция в 1993 году. Однако важно отметить, что стандарт ISO 2852 был официально отозван 31 июля 2018 года без замены другим международным стандартом. Несмотря на это, термин ISO 2852 продолжает широко использоваться в промышленности для обозначения типа зажимных санитарных соединений.

Историческая система ISO 2852 определяла зажимные соединения для труб из нержавеющей стали, предназначенных для пищевой промышленности. Конструкция включала два фланцевых конца труб или фитингов с выступающими краями, полимерную уплотнительную прокладку с канавками на обеих сторонах, которые сопрягались с углублениями на фланцах, и зажимной хомут С-образной формы. Хомут охватывал внешнюю окружность фланцев и создавал необходимое сжимающее усилие.

Хотя стандарт официально отменен, многие производители продолжают выпускать продукцию с использованием спецификаций ISO 2852, не упоминая сам стандарт напрямую. Вместо этого они используют термины, распространенные в соответствующих отраслях, такие как санитарные зажимные соединения, Tri-Clamp или другие региональные обозначения. Функционально эти соединения остались практически неизменными и широко применяются в пищевой промышленности, производстве напитков и на молочных предприятиях.

Система зажимов может быть как постоянной, использующей хомут винтового типа, так и легкосъемной с применением откидного шарнирного зажима. Откидные зажимы позволяют разбирать и собирать соединения за считанные секунды, что существенно ускоряет процессы обслуживания и очистки. Эта характеристика особенно ценна в условиях производства, где требуется частая смена конфигурации линии или регулярная санитарная обработка.

Система Tri-Clamp: американский стандарт быстроразъемных соединений

Система Tri-Clamp, также известная как Tri-Clover, представляет собой наиболее распространенную в мире систему быстроразъемных санитарных соединений. Изначально разработанная компанией Tri-Clover, которая позже была приобретена Alfa Laval, эта система стала де-факто стандартом в американской пищевой и фармацевтической промышленности и получила широкое международное признание. Название Tri-Clamp теперь используется как общий термин для обозначения этого типа соединений, независимо от производителя.

Ключевой особенностью системы Tri-Clamp является способ определения размера соединения. Размер Tri-Clamp определяется наружным диаметром трубы, а не диаметром фланца. Эта особенность часто вызывает путаницу у тех, кто впервые работает с этой системой. Фланец Tri-Clamp имеет наружный диаметр примерно на половину дюйма больше, чем диаметр трубы. Например, для двухдюймовой трубы фланец имеет диаметр около 2.5 дюймов.

Дополнительная сложность возникает с меньшими размерами труб. Трубы с наружным диаметром половина дюйма и три четверти дюйма используют одинаковые фланцы диаметром 0.984 дюйма. Аналогично, однодюймовые и полуторадюймовые трубы совместно используют фланцы диаметром 1.984 дюйма. Это означает, что две пары труб разного размера могут соединяться напрямую, но при этом важно использовать прокладку соответствующего размера, равную большему из двух диаметров труб, чтобы избежать образования негигиеничных зазоров.

Система Tri-Clamp использует три основных типа зажимов. Двухсегментный зажим с одним шарниром является наиболее экономичным и функциональным для большинства применений. Двухсегментный зажим с двумя шарнирами обеспечивает большую гибкость и легче устанавливается в ограниченном пространстве. Высоконапорный болтовой зажим без шарниров состоит из двух секций, скрепленных болтами с использованием латунных гаек, которые предотвращают заедание и прикипание на нержавеющих болтах.

Материалы и технические характеристики санитарных труб

Санитарные трубы производятся преимущественно из аустенитных нержавеющих сталей, которые обеспечивают оптимальное сочетание коррозионной стойкости, механической прочности и гигиенических свойств. Наиболее распространенными марками являются 304 и 316L по американской классификации или 1.4301 и 1.4404 по европейской системе обозначений.

Сталь марки 304 содержит от 18 до 20 процентов хрома и от 8 до 10.5 процента никеля. Эта марка обеспечивает хорошую коррозионную стойкость в большинстве пищевых сред и является наиболее экономичным выбором для многих применений. Однако сталь 304 может быть подвержена локальной коррозии в средах с высоким содержанием хлоридов или при длительном контакте с кислыми продуктами.

Сталь марки 316L представляет собой молибденсодержащую аустенитную нержавеющую сталь с содержанием молибдена от 2 до 3 процентов. Буква L обозначает низкое содержание углерода, что снижает риск межкристаллитной коррозии после сварки. Добавление молибдена существенно повышает стойкость к питтинговой и щелевой коррозии, особенно в хлоридсодержащих средах. Эта марка является предпочтительной для фармацевтических производств, морских применений и процессов, связанных с агрессивными химическими веществами.

Качество поверхности санитарных труб определяется параметром шероховатости Ra, который измеряется в микрометрах. Стандартная санитарная отделка требует полировки внутренней поверхности до Ra 0.8 микрометра или менее, что эквивалентно 32 микродюймам или зернистости 150 грит. Для особо критичных применений, таких как биофармацевтическое производство, может требоваться электрополировка, которая достигает Ra 0.4 микрометра или даже Ra 0.25 микрометра.

Практические рекомендации по выбору и применению

При проектировании санитарных трубопроводных систем необходимо учитывать множество факторов, которые влияют на выбор конкретного стандарта, размеров труб и типа соединений. Первоочередное значение имеет определение рабочих параметров системы, включая максимальное давление, температурный диапазон, характеристики транспортируемой среды и требуемую производительность.

Выбор материала труб определяется совместимостью с продуктом и условиями эксплуатации. Для большинства пищевых продуктов, включая молоко, соки, пиво и безалкогольные напитки, достаточно использования стали 304. Однако для продуктов с высоким содержанием соли, кислых сред или фармацевтических субстанций рекомендуется применять сталь 316L. В морских условиях или при контакте с морской водой сталь 316L является обязательной.

Размер труб определяется требуемым расходом и допустимой скоростью потока. Для жидких продуктов рекомендуемая скорость потока обычно находится в диапазоне от 1 до 3 метров в секунду. Слишком низкая скорость может привести к застою и неполному дренажу, а слишком высокая скорость вызывает повышенную турбулентность, увеличение гидравлических потерь и потенциальное повреждение чувствительных продуктов, таких как эмульсии или суспензии с нежными частицами.

Выбор типа соединений зависит от частоты разборки системы и требований к обслуживанию. Для стационарных участков трубопровода, которые редко требуют разборки, могут использоваться сварные соединения, обеспечивающие максимальную прочность и минимальное количество мест потенциального загрязнения. Для участков, требующих регулярной очистки или смены конфигурации, предпочтительны быстроразъемные соединения типа Tri-Clamp или SMS 1145.

Важным аспектом эксплуатации санитарных систем является регулярная санитарная обработка. Большинство современных пищевых производств используют системы CIP (Clean-In-Place), которые позволяют проводить очистку без разборки трубопровода. Для эффективной работы CIP система должна быть спроектирована с учетом требований дренируемости, отсутствия застойных зон и доступности всех поверхностей для моющих растворов. Минимальный уклон труб для самотечного дренажа должен составлять не менее 1 процента.

При монтаже соединений необходимо строго соблюдать рекомендации производителей относительно крутящих моментов затяжки и процедур сборки. Недостаточная затяжка приводит к утечкам, а избыточная может повредить прокладки или деформировать компоненты. Все прокладки должны быть проверены перед установкой на отсутствие повреждений и соответствие размеру соединения. Рекомендуется вести учет замены прокладок и проводить их профилактическую замену с периодичностью, определенной на основе опыта эксплуатации конкретной системы.

Часто задаваемые вопросы